计算机组成原理实验课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,运算器,存储器,微控器,时序电路,地址,/,数据开关,数据总线,控制信号开关,电源开关,运算器存储器微控器时序电路地址/数据开关数据总线控制信号开关,1,74LS273 2,片 分别组成数据寄存器,DR1,、,DR2,74LS299 8,位移位寄存器,74LS245 2,片 分别组成输入三态门和输出三态门,AUJ3,数据输出排针,2.,存储器模块（,PRAM UNIT,）,静态,RAM,6116,74LS273,地址寄存器,74LS161 PC,寄存器,AUJ5,数据输出排针,ADJ6 PC,输出排针,地址指示灯,AD,7,AD,0,1.,运算器模块（,ALU UNIT,）,SN74181 2,片 组成,8,位算术逻辑单元,74LS273 2片 分别组成数据寄存器 DR1、,2,3.,微控器模块（,MICRO-CONTROLLER UNIT,）,E,2,PROM 2816,控存（,3,片,24,位）,MK,23,MK,0,24,位微代码输入开关,MD,23,MD,0,24,位数据指示灯,UA,5,UA,0,6,位微地址指示灯,4.,时序电路（,STATE UNIT,）,时钟源,START,微动开关,KK2,微动开关,3.微控器模块（MICRO-CONTROLLER UNI,3,5.,数据,/,地址开关,SWJ3,数据,/,地址排针,D,7,D,0,数据,/,地址指示灯及开关,指示灯亮,0,指示灯灭,1,实验仪上所有指示灯均按此规定,6.,数据总线（,BUS UNIT,）,数据总线由若干排针组成，,B,7,B,0,，,总线指示灯指示总线数据,几点要求,:,1.,实验完成后请将排线理好放入实验箱内。,2.,将电源线放入实验箱内。,5.数据/地址开关SWJ3 数据,4,实验一 运算器实验,实验目的,1.,掌握运算器的数据传送通路。,实验设备,TDN-CM,实验系统,实验内容,1.,实验电路分析（实验手册,P2,）图,1-1,2.,电路连接 （实验手册,P3,）图,1-2,T4KK2,ALU,单元与二进制控制信号开关之间的连接：,S3S0,、,Cn,、,M,、,LDDR1,、,LDDR2,、,ALU-B,2.,验证运算器的组合功能。,数据单元,SW-B,与控制信号开关单元之间的连接。,排线连接时注意排线的颜色，中间不要扭转。,实验一 运算器实验实验目的 1.掌握运算器的数据传送通路。,5,ALU,的数据输出与总线连接：,AUJ3,总线单元,3.,运算器功能验证,步骤：,（,1,）数据置入,DR1,、,DR2,DR1,：,01100101 DR2,：,10100111,（具体步骤见讲义,P2,）,（,2,）检验,DR1,、,DR2,的数据输入是否正确 （,P3,第一段）,（,3,）验证运算器功能,通过搬动,S3S0,、,Cn,、,M,的二进制开关，观察运算器的输出结果，与已经算出的表,1-1,的结果相比较。,数据开关与数据总线的连接：,SWJ3,总线单元,*,在进行电路连接时一定要关掉电源。,ALU的数据输出与总线连接：AUJ3总线单元3.运算器功,6,功能表验证举例：,S3S0=0100,教材,P31 ALU,功能表,M=0,（算术运算）,Cn=1,（无进位）,A,加,(AB,反,),A=01100101 B=10100111B,B,反,=01011000 (AB,反,)=01000000,（逻辑与）,A,加,(AB,反,)=10100101=A5H,（算术加）,Cn=0,（有进位）,A,加,(AB,反,),加,1=A6H,M=1,（逻辑运算）,（,AB,）,反,（,AB,）：,01100101 10100111=00100101,（,AB,）,反,：,11011010=DAH,实验一完,功能表验证举例：S3S0=0100实验一完,7,存储器,时序电路,地址,/,数据开关,数据总线,实验二模块图,存储器时序电路地址/数据开关数据总线实验二模块图,8,实验二 存储器实验,实验目的,掌握静态随机存储器,RAM,的特性及读写方法。,实验设备,TDN-CM,实验系统,实验内容,1.,实验电路分析（实验手册,P12,图,2-1,）,静态,RAM6116,，,2k8,；,AR,地址寄存器,(74LS273),；,地址指示灯,AD7AD0,；,ADJ5,存储器数据输出排针,若干控制信号：,CE(CS),、,WE,、,T3,、,LDAR,、,SW-B,*,按图中的连接，用户只能使用存储芯片的前,256,个单元。,2.,电路连接 （实验手册,P13,图,2-2,）,3.,存储器的写操作,给指定的单元置入数据。,实验二 存储器实验实验目的,9,“,写”操作步骤,P13,存储器读写规定：,4.,存储器的读操作,从指定的存储单元读出数据。,“读”操作步骤：,P14,实验二完,“写”操作步骤P134.存储器的读操作实验二完,10,控存,微地址指示灯,微代码指示灯,微代码输入开关,三态开关,CLR,实验三、实验四模块图,控存微地址指示灯微代码指示灯微代码输入开关三态开关CLR实验,11,实验三微程序控制器组成实验,实验目的,掌握微程序控制器的组成原理,掌握微程序的编写、输入、及运行,实验设备,TDN-CM,实验系统,实验内容,1.,实验电路分析图,3-2,（实验手册,P18,）,微代码输入开关,MK0MK23,（,24,位）,微代码指示灯,MD0MD23,控存,E,2,PROM 2816,（,24,位）,微地址（,6,位）来自微地址寄存器,数据的前,18,位送数据寄存器，后,6,位微地址送微地址寄存器,实验三微程序控制器组成实验 实验目的,12,18,位数据前,9,位为直接控制位，后,9,位作译码器输入信号,微指令共,27,位，在实验模块中分别有引脚插针,微地址寄存器（,6,位）及微地址指示灯,本实验中微地址来自于开关,SE,1,SE,6,，,总清开关,CLR,，将寄存器、微地址清零,时序信号,T1,、,T2,2.,实验电路连接 图,3-6,（图,3-6,实验手册,P19,）,3.,实验步骤,(1),微代码写入控存 输入表,3-2,步骤：,P20 ,编程,A.,三态开关：置为编程,PROM,状态。,B.STEP,、,STOP,开关状态分别为：,STEP,、,RUN,。,18位数据前9位为直接控制位，后9位作译码器输入信号,13,C.,置微地址：在二进制开关单元的,S3CN,即,UA5UA0,置表,3-2,第一列中的“微地址”。,注意：拨微地址时，微地址指示灯不会亮，按动,START,后地址打入，,微地址指示灯才会亮。,*注意把八进制地址转换成二进制地址,D.,在,MK23MK0,开关上置表,3-2,中的微代码。,E.,按动“,START”,，将微代码写入控存,(,注意观察微地址指示灯,),。,F.,重复,CE,，直至表格输入完成,(2),校验输入的代码（,P20,）,A.,三态开关置为,READ,。,B.STEP,等开关不变。,C.,用二进制开关,UA5UA0,置微地址。,D.,按动“,START”,，读控存微代码，,通过,MD0MD23,检验读出的控存数据是否与表,3-2,一致。,C.置微地址：在二进制开关单元的S3CN即UA5UA0置,14,STOP,STEP,PROM,READ,RUN,UA5UA0,MA5MA0,SE6SE1,CLR,总清,微地址指示灯,STOPSTEPPROMUA5UA0MA5MA0SE6,15,(3),单步运行微程序,A.,STEP,、,STOP,开关状态分别为：,STEP,、,RUN,。,三态开关置于“,RUN”,，,开关,UA,5,UA,0,置为,1,。,B.,上下,拨动,CLR,开关,一次。,C.,按,START,开关一次。,将,MA5MA0,排针取出，插在,SE6SE1,插针上，,按,START,开关一次，执行图,3-5KT,中间分支的微指令,22,(,八进制,),流程图,3-5,中,KT,分支的运行：在,微地址为,20,时，,用上下拨动开关的方式使,UA,5,UA,0,地址为：,21,或,23,。,例如，要产生,21,，则将,UA,0,上下拨动一次,要产生,23,，则将,UA,0,、,UA,1,都上下拨动一次,*按一次,START,开关，执行一条微指令。默认执行,20,、,22,分支。,(3)单步运行微程序,16,实验三完,23,分支,RP,的运行：,CLRSTART,微地址为,20,时拨动,UA0,、,UA,1,，产生,23,按动,3,次,START,，分别执行,01,、,02,、,10,，继续按动,START,1,次，微地址回到,01,，当微地址再次为,10,时，拨动相应的,UA,5,UA,0,，执行：,11,，将,11,分支执行完。,仿此执行,12,、,13,、,14,等分支。,在每个分支运行时，注意观察微地址指示灯的变化，检查微程,序流程是否与图,3-5,一致。,实验三完23分支RP的运行：,17,实验四 基本模型机设计与实现,实验目的,将微控器模块与运算器及存储器模块连接，组成模型计算机，,牢固建立整机的概念。,通过运行,5,条机器指令组成的程序，掌握机器指令与微程序的关系。,实验设备,TDN-CM,实验系统,实验内容,1.,按,实验三,的线路进行连接，将微程序单元内容运行或检查一遍。,（实验,3,、,4,连做此步可省略）,2.,运行,P26,机器代码程序段,分析机器代码程序（,P26,）：“助记符”列采用汇编语言格式，,“内容”列为机器代码，“地址”列为机器指令的主存地址编号。,实验四 基本模型机设计与实现 实验目的,18,计算机组成原理实验课件,19,*,整个程序是一个循环程序,*需要从开关拨一个数据,*,4AH,单元需要事先存放一个数据,*通过运行程序验证,4BH,单元的结果与理论值是否一致,实验步骤：,(1),按图,4-2,连接线路,(,将各模块连接成计算机,),注意：,LDR0LDR,I,；,R0,BRS,B,；,LDPC,L,DPC,；,I7I2(I1,、,I0,不连接,),P(1)P(4),实际为,P(1)P(2)P(3)P(4),控制台信号约定：,*整个程序是一个循环程序,20,REG UNIT,INS UNIT,LOG UNIT,SWA,SWB,REG UNITINS UNITLOG UNITSWASWB,21,(2),手动方式输入机器指令,（,P27,）,检查开关状态,三态开关,:RUN,；,STEP,开关,:STEP,；,STOP,开关,:RUN,拨动总清,CLR,；从数据输入开关拨,RAM,区首地址：,40H,控制台,SWA,、,SWB,开关状态为：,1,、,0(,写机器代码,KWE,分支,),按动,START,开关一次，微地址指示灯为：,010 001,（,21,）,再按动,START,开关一次，微地址指示灯为：,010 100,（,24,）,输入一条机器指令代码，按动,START,开关一次,重复 直到所有机器指令都输入完毕,(,无内容单元跳过,),。,*只有输入第,1,条机器代码时要输入主存地址，以后地址自动增,1,。,*只能在微地址是,010 100,（,24,）,时才能输入机器代码。,*,4AH,单元需要输入数字：,0000 0001,。,(2)手动方式输入机器指令（P27）,22,(3),检查机器指令的正确性,总清（,CLR,）,从数据开关拨,RAM,首地址,40H,SWA,、,SWB,为：,0,、,0(,读主存机器代码，,KRD,分支,),按动,START,一次，微地址指示灯为：,20,再按动,START,一次，微地址指示灯为：,22,再按动,START,一次，微地址指示灯为：,20,时，观察总线上的输出是否与输入的机器代码相同。,不断按,START,，在微地址为,20,时，逐一检查总线机器代码。,(4),单步运行程序,（,P28,）,三态开关：,RUN,；,STEP,开关：